JPH06163190A - 直流プラズマ生成装置 - Google Patents
直流プラズマ生成装置Info
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- JPH06163190A JPH06163190A JP4314779A JP31477992A JPH06163190A JP H06163190 A JPH06163190 A JP H06163190A JP 4314779 A JP4314779 A JP 4314779A JP 31477992 A JP31477992 A JP 31477992A JP H06163190 A JPH06163190 A JP H06163190A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】基体の性状に関係なく、線状乃至棒状の基体の
表面に対して均一な密度のプラズマを接触させることが
でき、従って線状乃至棒状の基体の表面にプラズマＣＶ
Ｄによる均一な薄膜を効率よく形成することができるプ
ラズマ生成装置を提供する。 【構成】密閉空間内に筒形網状アノードをより大径の筒
形カソードで囲んで同軸的に配置し、該アノードと該カ
ソードとの間に直流電圧を印加するようにプラズマ生成
装置を構成した。ここでカソードは熱電子を放出できる
ものであればよく、冷陰極であってもまた熱陰極であっ
てもよい。
表面に対して均一な密度のプラズマを接触させることが
でき、従って線状乃至棒状の基体の表面にプラズマＣＶ
Ｄによる均一な薄膜を効率よく形成することができるプ
ラズマ生成装置を提供する。 【構成】密閉空間内に筒形網状アノードをより大径の筒
形カソードで囲んで同軸的に配置し、該アノードと該カ
ソードとの間に直流電圧を印加するようにプラズマ生成
装置を構成した。ここでカソードは熱電子を放出できる
ものであればよく、冷陰極であってもまた熱陰極であっ
てもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は線状乃至棒状の基体の表
面にプラズマ処理を加えるに適した直流プラズマ生成装
置に関し、特に線状乃至棒状の基体の表面にＣＶＤ成膜
するに適した直流プラズマ生成装置に関する。
面にプラズマ処理を加えるに適した直流プラズマ生成装
置に関し、特に線状乃至棒状の基体の表面にＣＶＤ成膜
するに適した直流プラズマ生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ生成装置は従来からプラズマ加
工やプラズマＣＶＤによる薄膜形成などのために利用さ
れており、直流放電や交流放電、高周波やマイクロ波な
どを磁界と組み合わせて利用する装置が種々実用化され
ている。
工やプラズマＣＶＤによる薄膜形成などのために利用さ
れており、直流放電や交流放電、高周波やマイクロ波な
どを磁界と組み合わせて利用する装置が種々実用化され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところでプラズマを用
いて基体の表面を処理し、或いは表面に薄膜を形成しよ
うとする場合、従来から多用されているような高周波を
利用して対向電極板の間でプラズマを発生する装置は、
平板状の基体の表面を処理するに適してはいるが線状乃
至棒状の基体の表面を均一に処理するのは困難であっ
て、しかも高周波雑音の害が大きいという問題がある。
いて基体の表面を処理し、或いは表面に薄膜を形成しよ
うとする場合、従来から多用されているような高周波を
利用して対向電極板の間でプラズマを発生する装置は、
平板状の基体の表面を処理するに適してはいるが線状乃
至棒状の基体の表面を均一に処理するのは困難であっ
て、しかも高周波雑音の害が大きいという問題がある。
【０００４】また高周波電流を管状放電室の外部に巻か
れたコイルに流して管状放電室の軸心部にプラズマを発
生する装置では高周波雑音の問題があるうえ、線状乃至
棒状の基体が絶縁物であるときは基体の表面を処理する
ことはできても、基体が導電体であるとプラズマへの高
周波電力の注入量が変わり易く、安定なプラズマが維持
し難くなるという問題もある。
れたコイルに流して管状放電室の軸心部にプラズマを発
生する装置では高周波雑音の問題があるうえ、線状乃至
棒状の基体が絶縁物であるときは基体の表面を処理する
ことはできても、基体が導電体であるとプラズマへの高
周波電力の注入量が変わり易く、安定なプラズマが維持
し難くなるという問題もある。
【０００５】更にまた、基体が導電性を有するものであ
るとそれ自体が放電電極となって損傷を受けやすく、特
に長尺の線状乃至棒状の基体の表面に対してプラズマを
均一に接触させることは難しいから、基体にバイアス電
圧を印加する等の損傷の軽減をはかる措置が必要とな
る。また、プラズマの拡散によるエネルギー損失を減ら
すために外部磁界を働かせることが必要となり、装置自
体が大型化して高価なものとなる等の問題もある。
るとそれ自体が放電電極となって損傷を受けやすく、特
に長尺の線状乃至棒状の基体の表面に対してプラズマを
均一に接触させることは難しいから、基体にバイアス電
圧を印加する等の損傷の軽減をはかる措置が必要とな
る。また、プラズマの拡散によるエネルギー損失を減ら
すために外部磁界を働かせることが必要となり、装置自
体が大型化して高価なものとなる等の問題もある。
【０００６】そこで本発明は、基体の性状の如何にかか
わらず、線状乃至棒状の基体の表面に対して均一な密度
のプラズマを接触させることができ、従って線状乃至棒
状の基体の表面にプラズマＣＶＤによる均一な薄膜を効
率よく形成することができるプラズマ生成装置を提供し
ようとするものである。
わらず、線状乃至棒状の基体の表面に対して均一な密度
のプラズマを接触させることができ、従って線状乃至棒
状の基体の表面にプラズマＣＶＤによる均一な薄膜を効
率よく形成することができるプラズマ生成装置を提供し
ようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の装置は密閉空間内に筒形網状アノードをよ
り大径の筒形カソードで囲んで同軸的に配置し、該アノ
ードと該カソードとの間に直流電圧を印加するように構
成したものである。
め、本発明の装置は密閉空間内に筒形網状アノードをよ
り大径の筒形カソードで囲んで同軸的に配置し、該アノ
ードと該カソードとの間に直流電圧を印加するように構
成したものである。
【０００８】本発明の直流プラズマ生成装置におけるカ
ソードは冷陰極であってもまた熱陰極であってもよい。
カソードが熱陰極であるときには、カソードが高融点の
発熱電線を備えたものであることが好ましい。かかるカ
ソードは、例えば図１に示すように、２個の対向した円
環状電極１ａの間に複数の発熱電線１ｂを張り渡して筒
形に形成したものであり、加熱電流によって高温に加熱
されて熱電子を放出する。かかる発熱電線の径、長さ、
本数等は、用いるカソード電源の容量に合わせて適宜選
択することができる。また発熱電線の材質は、通常タン
グステン、タングステン合金、炭素などを用いることが
できるが、特に限定されない。
ソードは冷陰極であってもまた熱陰極であってもよい。
カソードが熱陰極であるときには、カソードが高融点の
発熱電線を備えたものであることが好ましい。かかるカ
ソードは、例えば図１に示すように、２個の対向した円
環状電極１ａの間に複数の発熱電線１ｂを張り渡して筒
形に形成したものであり、加熱電流によって高温に加熱
されて熱電子を放出する。かかる発熱電線の径、長さ、
本数等は、用いるカソード電源の容量に合わせて適宜選
択することができる。また発熱電線の材質は、通常タン
グステン、タングステン合金、炭素などを用いることが
できるが、特に限定されない。
【０００９】なお図１のカソードは、軸に平行な加熱電
流による磁界が方位角方向に発生して半径方向にプラズ
マ粒子が損失することを抑制するために、効率よくプラ
ズマを発生させることができる。しかし加熱電流が同一
方向に流れるために発熱電線に半径方向の電磁力による
張力が加わって発熱電線の寿命が短くなる傾向がある
が、例えば図２又は図３に示すように発熱電線を配列し
て隣合う発熱電線の電流方向が交互となるようにすれ
ば、このような現象を防止することができる。そしてこ
の場合も、加熱電流により発生する磁界はプラズマの損
失を抑制することができる。
流による磁界が方位角方向に発生して半径方向にプラズ
マ粒子が損失することを抑制するために、効率よくプラ
ズマを発生させることができる。しかし加熱電流が同一
方向に流れるために発熱電線に半径方向の電磁力による
張力が加わって発熱電線の寿命が短くなる傾向がある
が、例えば図２又は図３に示すように発熱電線を配列し
て隣合う発熱電線の電流方向が交互となるようにすれ
ば、このような現象を防止することができる。そしてこ
の場合も、加熱電流により発生する磁界はプラズマの損
失を抑制することができる。
【００１０】また本発明の直流プラズマ生成装置におけ
るアノードは、例えば図４に示すように、カソードに用
いた円環状電極より小径の円環体２ａ、２ａを対向さ
せ、その間に導電性繊維の網状体２ｂを巻き付けて筒形
に形成したものなどを用いることができる。またアノー
ドを構成する材料の材質は特に限定されないが、装置を
ＣＶＤに用いる場合には使用する原料ガスに対して耐食
性を有する金属から形成されることが望ましい。
るアノードは、例えば図４に示すように、カソードに用
いた円環状電極より小径の円環体２ａ、２ａを対向さ
せ、その間に導電性繊維の網状体２ｂを巻き付けて筒形
に形成したものなどを用いることができる。またアノー
ドを構成する材料の材質は特に限定されないが、装置を
ＣＶＤに用いる場合には使用する原料ガスに対して耐食
性を有する金属から形成されることが望ましい。
【００１１】本発明の直流プラズマ生成装置において筒
形アノードと筒形カソードとは、密閉でき且つ真空とす
ることができる密閉容器中に、互いに絶縁した状態でア
ノードがカソードの内側に囲まれるよう、図５に示すよ
うに同軸的に配置される。この際のアノードとカソード
の間隔は、放電用電源３の印加電圧に適合するように適
宜選択することができ、通常はアノード等の直径に関係
なく５〜１０mm程度とすることができる。なお、４は加
熱電源である。
形アノードと筒形カソードとは、密閉でき且つ真空とす
ることができる密閉容器中に、互いに絶縁した状態でア
ノードがカソードの内側に囲まれるよう、図５に示すよ
うに同軸的に配置される。この際のアノードとカソード
の間隔は、放電用電源３の印加電圧に適合するように適
宜選択することができ、通常はアノード等の直径に関係
なく５〜１０mm程度とすることができる。なお、４は加
熱電源である。
【００１２】上記の密閉容器は少なくも１０-6Torr以下
の真空圧に耐えることができ、またアノードの中心軸位
置に線状乃至棒状の基体を支持する部材が設けてあり、
更にＣＶＤ成膜用のガス材料を導入する手段を備えるほ
か、かかるガスに対して充分な耐食性を有する材料で形
成されていることが望ましい。
の真空圧に耐えることができ、またアノードの中心軸位
置に線状乃至棒状の基体を支持する部材が設けてあり、
更にＣＶＤ成膜用のガス材料を導入する手段を備えるほ
か、かかるガスに対して充分な耐食性を有する材料で形
成されていることが望ましい。
【００１３】
【作用】本発明の直流プラズマ生成装置は、必要に応じ
て通電加熱されたカソードから熱電子が放出されるが、
この熱電子はアノードに印加された直流電圧によって加
速され、筒形アノードの軸心付近に集中して雰囲気ガス
を電離し、端部が開放された柱状の直流放電プラズマが
得られる。かかるプラズマは高密度であって長さ方向に
均一な密度で分布しているから、線状乃至棒状の基体の
表面に対して均一な処理を施すに適しており、プラズマ
ＣＶＤによる薄膜を均一に形成するに好適である。
て通電加熱されたカソードから熱電子が放出されるが、
この熱電子はアノードに印加された直流電圧によって加
速され、筒形アノードの軸心付近に集中して雰囲気ガス
を電離し、端部が開放された柱状の直流放電プラズマが
得られる。かかるプラズマは高密度であって長さ方向に
均一な密度で分布しているから、線状乃至棒状の基体の
表面に対して均一な処理を施すに適しており、プラズマ
ＣＶＤによる薄膜を均一に形成するに好適である。
【００１４】
（第１実施例）径７０mmのステンレス鋼の円環状電極１
ａ、１ａの間に径０．２mmで長さ５０mmのタングステン
フィラメント１ｂを２４本用いて円筒形状となるよう均
等に張り渡して形成した図１のような構造のカソード１
を用い、また径５０mmのステンレス鋼の円環体２ａ、２
ａの間に６０メッシュのステンレス鋼の金網２ｂを長さ
５０mmとなるよう巻き付けて形成した図４のような構造
のアノード２を、カソード１の内側に図５のように同軸
的に組み合わせて耐食性の内張りを有する真空容器内に
設置し、放電用電源３及び加熱電源４と接続して、本発
明のプラズマ生成装置を組み立てた。
ａ、１ａの間に径０．２mmで長さ５０mmのタングステン
フィラメント１ｂを２４本用いて円筒形状となるよう均
等に張り渡して形成した図１のような構造のカソード１
を用い、また径５０mmのステンレス鋼の円環体２ａ、２
ａの間に６０メッシュのステンレス鋼の金網２ｂを長さ
５０mmとなるよう巻き付けて形成した図４のような構造
のアノード２を、カソード１の内側に図５のように同軸
的に組み合わせて耐食性の内張りを有する真空容器内に
設置し、放電用電源３及び加熱電源４と接続して、本発
明のプラズマ生成装置を組み立てた。
【００１５】容器内を真空としたのち水素を導入して
０．０６Torrとし、カソードに合計１２０Ａの電流を流
してフィラメントを約２５００℃まで加熱するととも
に、カソードに対して２５Ｖの正電圧をアノードに印加
してアノードの内部空間にプラズマを発生させた。そし
てラングミュア探針法によって軸心位置から半径方向に
プラズマ密度を測定したところ、図６のような結果が得
られた。
０．０６Torrとし、カソードに合計１２０Ａの電流を流
してフィラメントを約２５００℃まで加熱するととも
に、カソードに対して２５Ｖの正電圧をアノードに印加
してアノードの内部空間にプラズマを発生させた。そし
てラングミュア探針法によって軸心位置から半径方向に
プラズマ密度を測定したところ、図６のような結果が得
られた。
【００１６】（第２実施例）タングステンフィラメント
を用いる代わりに導電性炭素繊維（日本石油、グラノッ
クスＸＮ４０）２４本を第１実施例と同様に円筒形状と
なるよう均等に張り渡して形成したカソードを用いた他
は、第１実施例と全く同様にしてプラズマ生成装置を組
み立てた。この装置を用いて第１実施例と同様にしてア
ノードの内部空間のプラズマ密度を測定したところ、第
１実施例と同様な結果が得られた。
を用いる代わりに導電性炭素繊維（日本石油、グラノッ
クスＸＮ４０）２４本を第１実施例と同様に円筒形状と
なるよう均等に張り渡して形成したカソードを用いた他
は、第１実施例と全く同様にしてプラズマ生成装置を組
み立てた。この装置を用いて第１実施例と同様にしてア
ノードの内部空間のプラズマ密度を測定したところ、第
１実施例と同様な結果が得られた。
【００１７】（第３実施例）径７０mmのステンレス鋼の
円環状電極６ａと同じく径７０mmのステンレス鋼の円環
状電極６ｂとの間に径０．２mmで長さ５０mmのタングス
テンフィラメント６ｄを８本用いて円筒形状となるよう
均等間隔に張り渡し、また円環状電極６ｂより更に１０
mmだけ外側に設けた同じく径７０mmのステンレス鋼の円
環状電極６ｃと円環状電極６ａとの間に径０．２mmで長
さ６０mmのタングステンフィラメント６ｅを８本用い、
フィラメント６ｅを円環状電極６ｂとは接触しないよう
に外径２mm、内径１mmのセラミック絶縁管６ｆに通して
円筒形状となるよう先のフィラメント６ｄの中間に均等
間隔に配置して張り渡し、図３のような構造のカソード
６を形成した。そして図４のような構造のアノードを組
み合わせ、円環状電極６ｂと円環状電極６ｃとの間に加
熱電源を接続して、第１実施例と同様なプラズマ生成装
置を組み立てた。
円環状電極６ａと同じく径７０mmのステンレス鋼の円環
状電極６ｂとの間に径０．２mmで長さ５０mmのタングス
テンフィラメント６ｄを８本用いて円筒形状となるよう
均等間隔に張り渡し、また円環状電極６ｂより更に１０
mmだけ外側に設けた同じく径７０mmのステンレス鋼の円
環状電極６ｃと円環状電極６ａとの間に径０．２mmで長
さ６０mmのタングステンフィラメント６ｅを８本用い、
フィラメント６ｅを円環状電極６ｂとは接触しないよう
に外径２mm、内径１mmのセラミック絶縁管６ｆに通して
円筒形状となるよう先のフィラメント６ｄの中間に均等
間隔に配置して張り渡し、図３のような構造のカソード
６を形成した。そして図４のような構造のアノードを組
み合わせ、円環状電極６ｂと円環状電極６ｃとの間に加
熱電源を接続して、第１実施例と同様なプラズマ生成装
置を組み立てた。
【００１８】容器内を真空としたのち水素を導入して１
Torrとし、カソードに合計４０Ａの電流を流してフィラ
メントを約２５００℃まで加熱するとともに、カソード
に対して２５Ｖの正電圧をアノードに印加してアノード
の内部空間にプラズマを発生させた。そしてラングミュ
ア探針法によって軸心位置のプラズマ密度を測定したと
ころ、１０9 ／cm3 の値が得られた。
Torrとし、カソードに合計４０Ａの電流を流してフィラ
メントを約２５００℃まで加熱するとともに、カソード
に対して２５Ｖの正電圧をアノードに印加してアノード
の内部空間にプラズマを発生させた。そしてラングミュ
ア探針法によって軸心位置のプラズマ密度を測定したと
ころ、１０9 ／cm3 の値が得られた。
【００１９】
【発明の効果】本発明のプラズマ生成装置は中空で筒形
の網状アノードをより大径の筒形カソードで囲んで同軸
的に配置したから、アノード内の空間には長さ方向に均
一な密度のプラズマを発生させることができる。従って
その軸心位置に装着した線状乃至棒状の基体の表面に対
して均等なプラズマ処理を加えることができ、しかも基
体が導電性であるか非導電性であるかを問わず任意の材
質でも何ら問題なくＣＶＤを含むプラズマ処理ができる
利点がある。
の網状アノードをより大径の筒形カソードで囲んで同軸
的に配置したから、アノード内の空間には長さ方向に均
一な密度のプラズマを発生させることができる。従って
その軸心位置に装着した線状乃至棒状の基体の表面に対
して均等なプラズマ処理を加えることができ、しかも基
体が導電性であるか非導電性であるかを問わず任意の材
質でも何ら問題なくＣＶＤを含むプラズマ処理ができる
利点がある。
【図１】本発明のプラズマ生成装置におけるカソードの
構造の例を示す図である。
構造の例を示す図である。
【図２】本発明のプラズマ生成装置におけるカソードの
構造の他の例を示す図である。
構造の他の例を示す図である。
【図３】本発明のプラズマ生成装置におけるカソードの
構造の別な例を示す図である。
構造の別な例を示す図である。
【図４】本発明のプラズマ生成装置におけるアノードの
構造の例を示す図である。
構造の例を示す図である。
【図５】本発明のプラズマ生成装置におけるアノードと
カソードとの組み合わせ及び配線を示す説明図である。
カソードとの組み合わせ及び配線を示す説明図である。
【図６】本発明のプラズマ生成装置において生成するプ
ラズマの密度分布を示すグラフである。
ラズマの密度分布を示すグラフである。
１ カソード １ａ 円環状電極 １ｂ 発熱電線 ２ アノード ２ａ 円環体 ２ｂ 網状体 ３ 放電用電源 ４ 加熱電源 ５ カソード ５ａ 円環体 ５ｂ 発熱電線 ６ カソード ６ａ、６ｂ、６ｃ 円環状電極 ６ｄ、６ｅ 発熱電線 ６ｆ セラミック絶縁管
Claims (4)
- 【請求項１】 密閉空間内に筒形網状アノードをより大
径の筒形カソードで囲んで同軸的に配置し、該アノード
と該カソードとの間に直流電圧を印加するように構成し
たことを特徴とする直流プラズマ生成装置。 - 【請求項２】 カソードが冷陰極である請求項１記載の
直流プラズマ生成装置。 - 【請求項３】 カソードが熱陰極である請求項１記載の
直流プラズマ生成装置。 - 【請求項４】 カソードが発熱電線を備えている請求項
３記載の直流プラズマ生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314779A JP2815078B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 直流プラズマ生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314779A JP2815078B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 直流プラズマ生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163190A true JPH06163190A (ja) | 1994-06-10 |
| JP2815078B2 JP2815078B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=18057496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4314779A Expired - Fee Related JP2815078B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 直流プラズマ生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2815078B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008007798A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Dialight Japan Co Ltd | プラズマ発生装置 |
| JP2009173986A (ja) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Dialight Japan Co Ltd | プラズマ発生装置 |
| CN108551716A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-09-18 | 中国科学技术大学 | 一种等离子体生成设备 |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP4314779A patent/JP2815078B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008007798A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Dialight Japan Co Ltd | プラズマ発生装置 |
| JP2009173986A (ja) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Dialight Japan Co Ltd | プラズマ発生装置 |
| CN108551716A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-09-18 | 中国科学技术大学 | 一种等离子体生成设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2815078B2 (ja) | 1998-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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